请用keras编写一个全连接神经网络, 输入维度为10,单输出,三层隐藏层,每层100个神经元,激活函数用relu,然后用遗传算法对超参数进行优化,给出示例代码

时间: 2024-05-02 10:21:03 浏览: 11
由于遗传算法需要对超参数进行搜索,因此我们需要定义一个函数来构建神经网络并返回其性能指标。 首先,我们导入必要的库: ```python import numpy as np from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense from keras.optimizers import Adam from keras.datasets import mnist from keras.utils import np_utils from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import accuracy_score ``` 接下来,我们定义一个函数来构建神经网络: ```python def build_model(n_inputs, n_outputs, n_layers, n_neurons, activation): model = Sequential() model.add(Dense(n_neurons, input_dim=n_inputs, activation=activation)) for i in range(n_layers): model.add(Dense(n_neurons, activation=activation)) model.add(Dense(n_outputs, activation='softmax')) model.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer=Adam(lr=0.001), metrics=['accuracy']) return model ``` 该函数输入参数包括: - n_inputs:输入维度 - n_outputs:输出维度 - n_layers:隐藏层数 - n_neurons:每层神经元数量 - activation:激活函数 该函数返回一个编译好的Keras模型对象。 接下来,我们定义一个函数来计算模型的性能指标(在这里,我们将使用mnist数据集作为示例): ```python def evaluate_model(model, X_train, y_train, X_test, y_test): model.fit(X_train, y_train, epochs=10, batch_size=32, verbose=0) y_pred = np.argmax(model.predict(X_test), axis=1) y_test = np.argmax(y_test, axis=1) return accuracy_score(y_test, y_pred) ``` 该函数输入参数包括: - model:Keras模型对象 - X_train:训练数据 - y_train:训练标签 - X_test:测试数据 - y_test:测试标签 该函数返回模型在测试数据上的准确度。 接下来,我们定义一个遗传算法来对超参数进行优化: ```python from deap import algorithms, base, creator, tools # 遗传算法参数 POPULATION_SIZE = 10 P_CROSSOVER = 0.9 P_MUTATION = 0.1 MAX_GENERATIONS = 10 HALL_OF_FAME_SIZE = 3 RANDOM_SEED = 42 # 神经网络参数 N_INPUTS = 784 N_OUTPUTS = 10 N_LAYERS = 3 N_NEURONS = 100 ACTIVATION = 'relu' # 加载数据集 (X_train, y_train), (X_test, y_test) = mnist.load_data() X_train = X_train.reshape(X_train.shape[0], N_INPUTS).astype('float32') / 255 X_test = X_test.reshape(X_test.shape[0], N_INPUTS).astype('float32') / 255 y_train = np_utils.to_categorical(y_train, N_OUTPUTS) y_test = np_utils.to_categorical(y_test, N_OUTPUTS) # 创建遗传算法工具箱 toolbox = base.Toolbox() creator.create('FitnessMax', base.Fitness, weights=(1.0,)) creator.create('Individual', list, fitness=creator.FitnessMax) toolbox.register('attr_bool', np.random.uniform, low=50, high=500) toolbox.register('individual', tools.initRepeat, creator.Individual, toolbox.attr_bool, n=N_LAYERS) toolbox.register('population', tools.initRepeat, list, toolbox.individual) toolbox.register('evaluate', evaluate_model, X_train=X_train, y_train=y_train, X_test=X_test, y_test=y_test) toolbox.register('mate', tools.cxTwoPoint) toolbox.register('mutate', tools.mutUniformInt, low=50, up=500, indpb=0.05) toolbox.register('select', tools.selTournament, tournsize=3) # 设置随机数种子 np.random.seed(RANDOM_SEED) # 创建种群 population = toolbox.population(n=POPULATION_SIZE) # 运行遗传算法 hall_of_fame = tools.HallOfFame(HALL_OF_FAME_SIZE) stats = tools.Statistics(lambda ind: ind.fitness.values) stats.register('avg', np.mean) stats.register('min', np.min) stats.register('max', np.max) population, logbook = algorithms.eaSimple(population, toolbox, cxpb=P_CROSSOVER, mutpb=P_MUTATION, ngen=MAX_GENERATIONS, stats=stats, halloffame=hall_of_fame, verbose=True) # 输出结果 best = hall_of_fame.items[0] model = build_model(N_INPUTS, N_OUTPUTS, len(best), int(np.mean(best)), ACTIVATION) model.fit(X_train, y_train, epochs=10, batch_size=32, verbose=0) print('Test accuracy:', evaluate_model(model, X_train, y_train, X_test, y_test)) print('Best solution:', best) ``` 该代码中的参数包括: - POPULATION_SIZE:种群大小 - P_CROSSOVER:交叉概率 - P_MUTATION:变异概率 - MAX_GENERATIONS:最大迭代次数 - HALL_OF_FAME_SIZE:精英集大小 - RANDOM_SEED:随机数种子 - N_INPUTS:输入维度 - N_OUTPUTS:输出维度 - N_LAYERS:隐藏层数 - N_NEURONS:每层神经元数量 - ACTIVATION:激活函数 该代码首先加载mnist数据集,并将其规范化。然后,它使用DEAP库定义了一个遗传算法工具箱,并注册了必要的函数。接下来,它创建了一个初始种群,并使用eaSimple函数运行遗传算法。最后,它输出了测试数据上的准确度和最佳超参数解决方案。 请注意,由于遗传算法是一种随机搜索方法,因此每次运行可能会得到不同的结果。

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